Техническая термодинамика. Законы термодинамики

ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ

Свойства веществ бывают интенсивные и экстенсивные.
Интенсивные – не зависят от

ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ

Интенсивные свойства, определяющие состояние вещества, называются параметрами состояния.
Основные параметры состояния:
а)

ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ

Состояние любого вещества однозначно определяется любой парой параметров состояния:
Для

ТЕРМОДИНОМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Термодинамическая система – это тело или совокупность тел, взаимодействующих между

ТЕРМОДИНОМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Частные случаи термодинамического процесса:
p=const – изобарный процесс;
v=const – изохорный процесс;
T=const

ТЕПЛОЁМКОСТЬ

Теплоёмкость – это количество теплоты, которое нужно подвести к телу для

ТЕПЛОЁМКОСТЬ

Средняя теплоёмкость – это теплоёмкость, измеренная в интервале температур.
где - это

ТЕПЛОЁМКОСТЬ

Истинная теплоемкость это теплоёмкость при конкретном значении температуры .
,
где

ТЕПЛОЁМКОСТЬ

Для газов справедливо:
где k -показатель адиабаты.
k=1,4 для

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ

Внутренняя энергия включает в себя:
энергию поступательного и вращательного движения молекул,
внутримолекулярную

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ

Внутренняя энергия – это функция состояния, т.е. её изменение не

РАБОТА РАСШИРЕНИЯ

РАБОТА РАСШИРЕНИЯ

F-площадь поверхности данного тела.
Тело помещено в среду с давлением р.

РАБОТА РАСШИРЕНИЯ

Рабочая диаграмма

РАБОТА РАСШИРЕНИЯ

Тело переходит из состояния 1 в состояние 2.
При этом тело

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

ФОРМУЛИРОВКА ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ:
Теплота, подведенная к телу, расходуется на

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Правило знаков :
«+» - теплота поводится к телу;
«- »

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Запишем уравнение (1) первого закона термодинамики:
в удельной форме:

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Если единственным видом работы является работа расширения, то уравнение

ЭНТАЛЬПИЯ

Энтальпия – это функция состояния, определяемая уравнением:
Удельная энтальпия:
Величина изменения

ЭНТАЛЬПИЯ

Выведем уравнение первого закона термодинамики через энтальпию.
Тогда:
уравнение первого закона

ЭНТАЛЬПИЯ

Если изобарный процесс (dp=0), то :
т.е. вся теплота, подведённая к телу,

Второй закон термодинамики

Обратимыми называются такие процессы, при совершении которых как в

Понятие о циклах

Понятие о циклах

Тело переходит из состояния 1 в состояние 2. При

Понятие о циклах

Работа расширения:
Работа сжатия:
Работа цикла:
Уравнение второго закона термодинамики

Цикл Карно

Цикл Карно

Процессы: 1-2, 3-4 - изотермические,
2-3;4-1 - адиабатные;
1-2 -

Цикл Карно

Рассмотрим осуществление цикла Карно в обратном направлении.
Процессы:
1-4 - возможен;
4-3 -

Цикл Карно

Обратимый цикл Карно.
Пусть в процессе 1-2:
- второму закону

Цикл Карно

Пусть при совершении цикла в обратном направлении:
Таким образом процессы 2-1

Энтропия

Термический КПД цикла определяется формулой:
(1)
где Q1 и Q2 – количество теплоты,

Энтропия

Можно доказать, что для обратимого цикла Карно термический КПД определяется по

Энтропия

Формула (1) справедлива для любого цикла
Из (1) и (2) получим:
Эта формула

Энтропия
или с учетом правила знаков:
(3)

Энтропия

Изобразим реальный цикл произвольной формы и впишем в него обратимые циклы

Энтропия

В реальный цикл произвольной формы вписали n обратимых циклов Карно с

Энтропия

Пусть , тогда формула (4) примет вид:
(5)
т.е. интеграл по замкнутой

Энтропия

Тогда для любого реального цикла справедлива формула (6). Обозначим подынтегральное выражение:
где

Энтропия

- интеграл Клаузиуса.
- интегрирующий множитель, он превращает функцию процесса в

Энтропия

Пусть тело переходит из состояния 1 в состояние 2.
Количество теплоты,

Энтропия

Построим диаграмму цикла Карно в Тs- координатах.
При q=0; Тds=0.
При T=const;

ЭКСЕРГИЯ

Основываясь на втором начале термодинамики, установим количественное соотношение между работой, которая могла бы быть

ЭКСЕРГИЯ

Р а б о т о с п о с о

ЭКСЕРГИЯ

Из предыдущего ясно, что максимальная полезная работа теплоты Q, представляет собой работу

ЭКСЕРГИЯ

Таким образом, эксергия теплоты Q1:
т. е работоспособность теплоты тем больше, чем меньше отношение То/Т1.
При

ЭКСЕРГИЯ

Полезную работу, полученную за счет теплоты Q1 горячего источника, можно представить в виде:
L1 = Q1 -

ЭКСЕРГИЯ

Если через обозначить приращение энтропии холодного источника, то
тогда

ЭКСЕРГИЯ

Если бы в рассматриваемой изолированной системе протекали только равновесные процессы, то